サセプタ装置および気相成長装置
【課題】
多品種の成長基板上の成膜における反り量に対応可能なサセプタ装置を提供する。
【解決手段】
成長基板が載置される搭載領域を有するサセプタ装置は、搭載領域を分割して得られた区分領域の各々に配されかつ各々が成長基板に対向する熱輻射面を有し、成長基板の厚さ方向に可動である複数の熱輻射部からなる搭載部を有する。
多品種の成長基板上の成膜における反り量に対応可能なサセプタ装置を提供する。
【解決手段】
成長基板が載置される搭載領域を有するサセプタ装置は、搭載領域を分割して得られた区分領域の各々に配されかつ各々が成長基板に対向する熱輻射面を有し、成長基板の厚さ方向に可動である複数の熱輻射部からなる搭載部を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置製造装置に関し、特に、半導体結晶のエピタキシャル成長を行う気相成長装置に関し、特に、成長基板を保持するサセプタ装置およびこれを用いた気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
主に光半導体素子（発光ダイオード）に用いられるＩＩＩ−Ｖ族成長基板は、ＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を用いて製造（結晶成長）されるのが一般的である。具体的には、反応炉内において、ヒータにより加熱されたサセプタ上に載置された成長基板の表面に反応ガスを噴きつけ、成長基板上で反応ガスを分解、反応させることで半導体膜を成長基板上に積層させている（特許文献１、参照）。このようなＭＯＣＶＤ装置による製造法では成長基板の反りに起因した不均一な温度分布の発生により素子特性のバラツキが大きくなり、素子製造歩留まりが低下する問題があった。すなわち、結晶成長中に成長基板が反ることでサセプタから成長基板が浮いて周囲よりも表面温度が低下し、成長基板表面の一部で反応ガスの分解、反応効率が異なるため、所望の膜厚や組成を得られずに素子製造歩留まりが低下していた。
【０００３】
一方で成長基板の反りの問題は、特にＩＩＩ族窒化物半導体、ＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）の成長基板を製造においては以下のような原因から避けられないのが現状である。第１に、半導体膜の熱膨張係数はＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ層の組成により異なり、それらが複数積層される。各層における最適な結晶成長温度も異なるのでそれぞれの最適温度で結晶成長が行われる。複数の組成の異なるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ層が約４００〜１２００℃の範囲で変化する間、各層の熱膨張率の違いにより成長基板（ウエハともいう）に反りが生じる。特にＩＩＩ族窒化物半導体は、安価でエピタキシャル成長が可能なサファイヤやＳｉＣを材料とした成長基板が多く用いられる（へテロ基板、異種基板）。これらは積層させるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ層とは熱膨張率がさらに異なるため、結晶成長中のウエハの反りが発生しやすい（各層の熱膨張係数の違い）。第２に、エピタキシャル膜は各層が原子レべルで結合しているため、格子定数が異なると、内部応力が発生する。そのため、一定の温度下でもウエハは反る。格子定数は前記の異種基板とＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ層との間でも異なり、また、各層の組成でも異なる（各層の格子定数の違い）。第３に、成長基板はサセプタからの熱を効率よく受けることや特定の層の結晶成長中にウエハが平坦になるようにする目的で裏面（設置面）を一定の粗さに調整することがある。一方、成長基板の表面（半導体膜が積層される成長面）では、エピタキシャル成長に必要な粗さ、すなわち前記裏面の粗さよりも滑らかなものが要求される。この粗さ（設置面と成長面の表面積）の違いにより成長基板単体でも温度の変化により反りが発生する（成長基板の表裏の面処理の違い）。
【０００４】
以上のように、ウエハの反りの大きさは、選択する成長基板、半導体膜の層構成（積層数、各層の厚さ、組成）などの様々な要因で変化するので、高い素子製造歩留まりを得るためには、結晶成長中にウエハが反っても全体に亘って均一に加熱し、反応ガスの分解、反応の効率を一定とする必要がある。
【０００５】
これらの問題を鑑みて、従来技術では、図１（ａ）に示すように、ウエハと基板ホルダ（またはサセプタ）との間に予め凹部を設けることで上述のウエハの反りによる温度分布の発生を抑えることが提案されている（特許文献２、参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２６２８４０４公報
【特許文献２】特開２０１０−０８０６１４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術においては、結晶成長中、例えば図１（ｂ）に示すように、ウエハが反って中央部が沈むと基板ホルダ（またはサセプタ）との間隔がウエハの中央と周縁で異なり、図２に示すようなウエハの温度分布が発生する。このように従来技術によっても素子製造歩留まりの向上が不十分な場合があった。
【０００８】
さらに、従来技術においては、図１（ｃ）に示すように、結晶成長中にウエハが反って変形したときにウエハと基板ホルダとの間隔がほぼ全表面で一定とするため結晶成長中のウエハの反り形状と同形状の湾曲凹部を有する基板ホルダを提案している（特許文献２、参照）。これにより、上記の温度分布が改善されるが、前述のようにウエハの反りの大きさは成長基板とその上に積層する半導体膜の種類だけではなく、半導体膜の層構成すなわち積層数、積層順序、各層の組成、各層の厚さなどにも依存するので、上記の温度分布均一化のためには、少なくとも製造するウエハの種類や、半導体膜の積層数、積層順序、各層の組成、もしくは各層の厚さに応じて凹部形状の異なる複数のサセプタまたは基板ホルダを準備する必要がある。従って、従来技術においては、部品コストがかかっていた。また、前述のように温度によってもウエハの反りの大きさが変化するため、１つのウエハのための基板ホルダでも全半導体層の結晶成長中に対して温度分布を最適化することは難しかった。
【０００９】
そこで、上記問題を鑑みて、本発明は、多品種の成長基板上の成膜における反り量に対応可能なサセプタ装置およびこれを用いた気相成長装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による成長基板が載置される搭載領域を有するサセプタ装置は、搭載領域を分割して得られた区分領域の各々に配されかつ各々が成長基板に対向する熱輻射面を有し、成長基板の厚さ方向に可動である複数の熱輻射部からなる搭載部を有することを特徴とする。
【００１１】
かかるサセプタ装置においては、熱輻射部は成長基板から離れる方向すなわち成長基板の厚さ方向に伸長する脚部を有し、脚部を離間して取り囲む熱拡散部と、を備えることができる。
【００１２】
かかるサセプタ装置においては、熱拡散部は脚部よりも高い熱伝導率を有する材料で形成されることができる。熱輻射部の脚部および該脚部を取り囲むように熱伝導率の高い材料からなる熱拡散部を設けているので、サセプタ中央にある脚部および搭載部にも素早く熱を伝達可能としている。これにより搭載部を複数の熱輻射部に分けてもサセプタの外側（熱拡散部を取り囲む加熱部に近い側）と中央で温度差が生じない。
【００１３】
かかるサセプタ装置においては、複数の熱輻射部において成長基板に接する少なくとも３つの突起が設けることができる。
【００１４】
かかるサセプタ装置においては、搭載領域は同心円状またはセクタ状または格子状に分割されるようにすることができる。
【００１５】
本発明による気相成長装置においては、反応炉内において成長基板が載置される上記のサセプタ装置と、成長基板上に原料ガスを供給するガス噴射管と、成長基板の表面の反り量分布を検知する基板反り量測定装置と、基板反り量測定装置からの成長基板の表面の反り量分布の信号に応じて、熱輻射部を成長基板の厚さ方向に駆動する駆動機構を有することを特徴とする。結晶成長中にサセプタ凹部（すなわち熱輻射面）の形状を変形可能としたことで、半導体膜を構成する全ての層に対してウエハ面内の温度分布が均一となるような結晶成長を行える。これによりウエハ面内での膜厚や組成のバラツキが減り素子製造歩留まりが向上する。
【００１６】
かかる気相成長装置においては、駆動機構は、脚部下方の全てまたは複数に接続されたサセプタ保持薄板部と、該サセプタ保持薄板部下方に接続され成長基板の厚さ方向に伸縮可能な変形機構と、で構成することができる。かかる気相成長装置においては、駆動機構は、脚部それぞれの下方に接続され成長基板の厚さ方向に伸縮可能な変形機構で構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による気相成長装置においては、結晶成長中にウエハとサセプタとの間隔が常にほぼ全面積で一定となるようにサセプタの凹部の形状を変形させることでウエハ面内での温度分布をより均一化し、素子製造歩留まりを向上できる。本発明によれば、異種基板を用いて結晶成長を行うＩＩＩ族窒化物成長基板製造用などのＭＯＣＶＤ装置を構成可能となる。
【００１８】
結晶成長中にサセプタ凹部の形状を変形可能としたことで、半導体膜を構成する全ての層に対してウエハ面内の温度分布が均一となるような結晶成長を行える。これによりウエハ面内での膜厚や組成のバラツキが減り素子製造歩留まりが向上する。
【００１９】
既知の測定方法にて結晶成長中のウエハの反り量を測定し、その値をサセプタの駆動機構にフィードバックすることで各層に最適なサセプタの凹部形状に変形させることが可能になる。従来のように製品毎に凹部形状の異なる基板ホルダなどを準備する必要もないため装置のコストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ウエハと基板ホルダを模式的に示す概略断面図である。
【図２】ウエハ中心からの距離に対するウエハの温度分布を模式的に示すグラフである。
【図３】本発明による実施形態のサセプタ装置が設けられた反応炉を有するＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す概略断面図である。
【図４】同実施形態のサセプタ装置の搭載部の概略断面図である。
【図５】同実施形態のサセプタ装置の熱輻射面側から見た搭載部の概略平面図である。
【図６】同実施形態のサセプタ装置の搭載部の概略斜視図である。
【図７】本発明による他の実施形態のサセプタ装置の搭載部の概略平面図である。
【図８】本発明による実施形態のサセプタ装置の搭載部と脚部の組立体の概略斜視図である。
【図９】同実施形態の脚部側から見た図８の線ＡＡに沿った概略断面図である。
【図１０】同実施形態のサセプタ装置の熱拡散部の概略斜視図である。
【図１１】本発明による実施形態のサセプタ装置の搭載部と脚部と熱拡散部の組立体の概略斜視図である。
【図１２】同実施形態の脚部側から見た図１１の線ＢＢに沿った概略断面図である。
【図１３】本発明による他の実施形態のサセプタ装置のサセプタ保持薄板部の概略平面図である。
【図１４】本発明による他の実施形態のサセプタ装置の要部の概略構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明による実施形態のサセプタ装置を用いた気相成長装置、すなわちＭＯＣＶＤ装置と、これを用いた結晶成長法について、図面を用いて説明する。
【００２２】
図３は、実施形態のサセプタ装置の一例が内部に設けられた反応炉を有するＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す。図３中、１がサセプタ装置を、２が反応炉を、３がフローチャネルを、５がウエハを、６が測定ユニットを、示す。
【００２３】
反応炉２内のフローチャネル３は、サセプタ装置１の搭載部上に載置された成長基板（ウエハ）５を露出させるための開口部を有し、原料ガスをウエハ５上に導く。フローチャネル３は、石英ガラス、ＳｉＣなどから構成されている。なお、測定ユニット６によりレーザ光を用いてウエハ５表面を観測するため、フローチャネル３のウエハ５上部および反応炉２上部の窓部Ｗは透光性材料で形成されている。また、フローチャネル３は、ガス噴射管Ｇｉｎとガス排気管Ｇｏｕｔを有しており、ガス噴射管とガス排気管の間の窓部Ｗの下に開口部が形成されている。この開口部を介してサセプタ装置１の搭載部１０上にウエハ５は載置され、ガス噴射管Ｇｉｎから供給され原料ガスおよびキャリアガスに晒されるように保持される。この例では、結晶成長中は成長基板３の側方のガス噴射管Ｇｉｎから原料ガスおよびキャリアガスが供給され、結晶成長が行われるが、これに限定されず、装置構成によっては上方から原料ガスおよびキャリアガスが供給されてもよい。
【００２４】
測定ユニット６はウエハ５の上方の反応炉２の外に取り付けられている。測定ユニット６は、レーザ光源６１および検知部６２を含み、レーザ光を窓部Ｗを介してウエハ５の表面に照射し、同じく反応炉上部の窓Ｗから反射光を検知部６２で検出し、反射光の拡散からウエハ５の表面の反り量を測定する。測定ユニット６は例えば、ＬａｙＴｅｃ社のＥｐｉＣｕｒｖｅＴＴ（登録商標）などの基板反り量測定装置を利用することで反りを測定し、そのデータを抽出する。測定ユニット６は制御部Ｃｏｎｔに接続され、反り量のデータを制御部Ｃｏｎｔに送る。
【００２５】
サセプタ装置１は、ウエハ５を保持する可動サセプタである搭載部１０（後述する分割された複数の熱輻射部）と、搭載部に接続された複数の脚部２０と、脚部を介して搭載部１０を動かす駆動機構Ｄｒとを含む。
【００２６】
サセプタ装置１は、さらに、脚部２０を離間して加熱する熱拡散部３０と、を含む。熱拡散部３０の周囲に離間してこれを囲んで加熱する加熱部Ｈが設けられている。
【００２７】
サセプタ装置１の脚部２０の下方に取り付けられた駆動機構Ｄｒは脚部２０それぞれを上下に動かす機構であり、サセプタ保持薄板部４０とピエゾアクチュエータ４１とを含む。サセプタ保持薄板部４０は例えば数ｍｍの厚さを有する円形の金属板などを用いる。サセプタ保持薄板部４０の形状は脚部２０を保持可能かつピエゾアクチュエータ４１により変形可能であれば単純な板状でも構わない。
【００２８】
サセプタ保持薄板部４０および熱拡散部３０はカップ形状の支持部４２に周縁部に設けられた段差によりそれぞれ所定の位置に保持される。支持部４２の底にピエゾアクチュエータ４１が搭載される。ピエゾアクチュエータ４１は制御部Ｃｏｎｔに接続され制御部Ｃｏｎｔからの信号により駆動される。
【００２９】
複数の熱輻射部それぞれは脚部２０を介してサセプタ保持薄板部４０に接続される。サセプタ保持薄板部４０の中心部がピエゾアクチュエータ４１の駆動部に接続される。サセプタ保持薄板部４０の外周部が支点として設置される。サセプタ保持薄板部４０はピエゾアクチュエータ４１の伸縮に応じてたわみ、脚部２０を介して接続されている搭載部１０の熱輻射面形状をウエハ５の反りに合せて変形させる。
【００３０】
制御部Ｃｏｎｔは、測定ユニット６からの上記反りの大きさのデータに基づきサセプタ装置１の脚部２０の下方に取り付けられた駆動機構Ｄｒをフィードバック制御し、熱輻射部の各々の高さを制御することでウエハ５の形状に合せて搭載部１０を変形させる。駆動機構Ｄｒは測定ユニット６により検知した反り量に応じてピエゾアクチュエータ４１の伸縮変形させて、上記搭載部の熱輻射部の各々の高さを上下動可能にしている。
【００３１】
サセプタ装置１、加熱部Ｈおよび支持部４２は断熱材ＩＭで離間して囲まれることが好ましい。支持部４２も断熱材で形成され加熱部Ｈからの熱を極力受けないようにすることが好ましい。
【００３２】
支持部４２を含みサセプタ装置１は、外部に設けたサセプタ回転機構部（図示せず）によって任意の回転数で回転させることができる。ウィルソンシール、Ｏリングシール、ベローズシール、磁気カップリングシール、磁気流体シールなどを用いた気密シール機構４３を介して、支持部４２を含みサセプタ装置１は、反応炉２外のサセプタ回転機構部に接続されている。サセプタ装置１は、原料ガスの供給量分布（ガス流の分布）の影響を低減するため結晶成長中回転されてもよい。
【００３３】
以下に、上記のサセプタ装置１の構成要素を詳細に説明する。
【００３４】
−−搭載部−−
図４は、本発明が適用された実施形態のサセプタ装置１の搭載部１０の断面図を示す。搭載部１０は、ウエハ５に対向する円形の搭載領域Ｐを中央から同心円状に分割して得られた区分領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のそれぞれに配された複数の熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからなる。すべての熱輻射部がウエハ５に対向する熱輻射面ＲＡを有する。よって、図５の平面図に示すように、搭載部１０は、中央の円柱形状の熱輻射部１０ａに対して、円管形状の間隙を空け入れ子構造のように順に遊嵌する円管形状の熱輻射部１０ｂ、熱輻射部１０ｃ、熱輻射部１０ｄからなる。搭載部１０の熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ各々は、ウエハ５に対向してウエハの厚さ方向ＴＫに可動であり、図６（ａ）の斜視図に示すように、中央の熱輻射部１０ａから外側の円管形状の熱輻射部１０ｄすべて同一高さのサセプタ面を形成することができ、図６（ｂ）の斜視図に示すように、中央の熱輻射部１０ａを最も下に動かし内側から外側への順に管状熱輻射部１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの熱輻射面の深さを階段状になすことができる。具体的には、図６（ｂ）に示すようにサセプタ装置１の結晶成長中にウエハ５を載置する搭載部１０を複数の熱輻射部に区分けし、各熱輻射部を独立して上下可動としてあるので、結晶成長中のウエハ５に合せていわゆるサセプタ凹部の形状を変化させることができる。これによりウエハのほぼ全面で搭載部１０とウエハ５の間隔が一定となり、温度分布が均一となりやすい。
【００３５】
好ましくは、搭載部１０の少なくとも一部の熱輻射部に円錐、多角錘または半球状の突起Ｐｔを設けることができる。これによりウエハ５を点で支持できるので、搭載部１０からの熱伝導による加熱の影響を低減でき、更に温度分布が均一となる。突起Ｐｔは搭載部１０と一体に形成してもよいが、搭載部１０よりも熱伝導率の低い別の材料により構成するのが上記熱伝導の影響を低減でき、さらに好ましい。複数の熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにおいてウエハ５に接する少なくとも３つの突起Ｐｔが設けられていればよい。これは、少なくとも３つの突起Ｐｔがあれば、それらの接触点にて確定される１つの平面にてウエハ５を支持できるからである。ウエハ５と熱輻射部との間を非接触とすることで接触による熱伝導の有無による反りの影響を受け難くなり、ウエハ５を全体に亘って均一な温度とすることが可能になる。
【００３６】
一般的な成長基板、例えばＣ面サファイヤ基板を用いる場合は、結晶成長中お椀状に変形するため、上記例では搭載部１０を同心円状に区分けしたが、搭載部１０の各熱輻射部の形状は同心円状に限らず、例えば、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の平面図に示すように、それぞれ矩形熱輻射面を含む熱輻射部Ｒｅｃとなるような格子状（図７（ａ）（ｂ））や、それぞれ扇形熱輻射面を有する熱輻射部Ｓｅｃとなるようなセクタ状（図７（ｃ））や、それぞれ正六角形熱輻射面を有する熱輻射部Ｈｅｘとなるようなハニカム状（図７（ｄ））などに区分けして、より複雑なウエハ５の変形に対応可能なように構成しても良い。
【００３７】
搭載部１０の材料は通常のＭＯＣＶＤ装置用のサセプタに使用されるもので良い。例えば、ＩＩＩ族窒化物成長基板の製造では、カーボン、石英（シリカ）、アルミナ、Ｓｉ、ＳｉＣ、窒化ホウ素などが一般的に用いられる。搭載部１０は表面を白色塗装、白色の窒化ホウ素で形成、周囲に断熱材を設置するなどして加熱部Ｈからの熱を極力受けないようにするのが好ましい。
【００３８】
−−脚部−−
図８に示すように、搭載部１０の熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの各々はウエハ５から離れるウエハ５の厚さ方向ＴＫに平行に伸長する脚部２０が設けられている。図９に示すように、脚部２０は、搭載部１０の区分けされた熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ毎に少なくとも１つ接続されている。例えば、中央の熱輻射部１０ａには１本の円形断面の脚部２０が、その周りの熱輻射部１０ｂには４本、１０ｃには８本、１０ｄには８本のセクタ形状断面の脚部２０がそれぞれ接続されている。脚部２０は搭載部１０を上下させる駆動の役割と、熱拡散部３０からの熱を搭載部１０へと伝達する役割を有する。脚部２０はそれぞれ熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ同士の間隙よりも広い間隔を空け、それぞれの脚部２０が熱拡散部３０で囲まれ得るように形成されている。これにより脚部の表面積が大きくなり、時間当たりに熱拡散部３０から受け取れる熱量が多くなる。脚部２０に用いられる材料は、上記通常のＭＯＣＶＤ装置用のサセプタに使用されるものであればいずれも使用できるが、熱拡散部３０からの熱を効率よく吸収するために特にカーボン、ＳｉＣなどの黒色の材料が好ましい。脚部２０は、熱拡散部３０と一体としても別体としても形成できる。
【００３９】
−−熱拡散部−−
熱拡散部３０は加熱部Ｈからの熱を一旦受け、全体に熱を均一に拡散させてから各脚部２０に熱を伝える役割を有する。図１０に示すように、円柱形の熱拡散部３０の本体には脚部２０に平行な貫通孔３１が設けられ、図１1に示すように、貫通孔３１は全ての脚部２０が遊嵌して通過できるような断面形状で穿孔されており、この貫通孔３１の側面から上記の各脚部２０へと熱が伝えられる。
【００４０】
図１２は熱拡散部３０の断面を示し、加熱部Ｈから遠い熱拡散部３０の中心部まで熱を素早く伝えるため、示すように、熱拡散部３０は中心から外側に向かって放射状に広がる肉厚の厚い熱伝達部ＨＴを形成することが好ましい。
【００４１】
熱拡散部３０は例えば脚部２０よりも熱伝導率の高い材料で構成されていることが好ましい。熱拡散部３０には例えばタングステンなどの耐熱性金属、カーボン、カーボンに人工ダイヤモンドなどの高熱伝導材料を混合した混合物などを利用できる。
【００４２】
これらにより、サセプタ中央にある脚部および搭載部にも素早く熱を伝達可能としている。従って、搭載部を複数の熱輻射部に分けてもサセプタの外側（加熱部Ｈに近い側）と中央で温度差が生じることがない。
【００４３】
図１２に示すように、サセプタ装置１（搭載部１０）を温めるための加熱部Ｈは熱拡散部３０の側方を囲むように形成され、熱拡散部３０内で十分に熱が拡散されてから貫通孔３１を介して各熱輻射部に接続された脚部２０へと熱が移る。これにより、搭載部１０を複数に区分けしても内側と外側にある熱輻射部をほぼ同時に加熱することが可能となり、温度分布が更に均一となる。熱輻射部がなくて搭載部１０の側方を加熱部Ｈが囲むように形成すると内側にある熱輻射部まで熱が伝導され難く温度分布が不均一となりやすいが、上記構成ではかかる問題は生じない。
【００４４】
−−駆動機構−−
駆動機構Ｄｒは脚部２０それぞれを上下に動かす伸縮可能な変形機構である。図３に示す例ではピエゾアクチュエータ４１がサセプタ保持薄板部４０を変形させて、変形したサセプタ保持薄板部４０が脚部２０それぞれを上下に動かす。
【００４５】
サセプタ保持薄板部４０は図３に示す円形金属板他、図１３に示すように脚部２０の配列とウエハの変形を考慮して円形金属板の外周から熱伝達部ＨＴに沿って中心に向う切り込みNotchを入れると、よりウエハの形状に合せた変形が可能になり好ましい。
【００４６】
図３に示すピエゾアクチュエータ４１は、ウエハ上部に取り付けた測定ユニット６からのウエハの「反り」の情報に基づき制御部Ｃｏｎｔによりフィードバック制御される。
【００４７】
ピエノアクチュエータは一例であって限定されることはないが、その他の電磁気アクチュエータなどの電気的駆動システムを用いてもよい。
【００４８】
さらに、ピエゾアクチュエータ４１をサセプタ保持薄板部４０の中心に１つ配置する形態に限らず、搭載部１０毎または脚部２０毎に１つ準備するなど、複数用いてもよい。複数のピエゾアクチュエータ４１を個々またはグループ毎に高さを調整することでより複雑なウエハの変形に対応可能となる。この場合、サセプタ保持薄板部４０は省略することもできる。例えば、図１４に示すように、搭載部１０の熱輻射部毎に１本の脚部２０を設けそれぞれに１つのピエゾアクチュエータ４１を接続させて、ピエゾアクチュエータ４１をそれぞれ独立に制御部Ｃｏｎｔによりフィードバック制御される以外、上記実施形態構成と同様に構成できる。
【符号の説明】
【００４９】
サセプタ装置１
２ 反応炉
３ フローチャネル
５ ウエハ
６ 測定ユニット
１０ 搭載部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 熱輻射部
２０ 脚部
３０ 熱拡散部
３１ 貫通孔
４１ ピエゾアクチュエータ
４０ サセプタ保持薄板部
４２ 支持部
４３ サセプタ回転機構部
６１ レーザ光源
６２ 検知部
Ｃｏｎｔ 制御部
Ｈ 加熱部
Ｄｒ 駆動機構
Ｐｔ 突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置製造装置に関し、特に、半導体結晶のエピタキシャル成長を行う気相成長装置に関し、特に、成長基板を保持するサセプタ装置およびこれを用いた気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
主に光半導体素子（発光ダイオード）に用いられるＩＩＩ−Ｖ族成長基板は、ＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を用いて製造（結晶成長）されるのが一般的である。具体的には、反応炉内において、ヒータにより加熱されたサセプタ上に載置された成長基板の表面に反応ガスを噴きつけ、成長基板上で反応ガスを分解、反応させることで半導体膜を成長基板上に積層させている（特許文献１、参照）。このようなＭＯＣＶＤ装置による製造法では成長基板の反りに起因した不均一な温度分布の発生により素子特性のバラツキが大きくなり、素子製造歩留まりが低下する問題があった。すなわち、結晶成長中に成長基板が反ることでサセプタから成長基板が浮いて周囲よりも表面温度が低下し、成長基板表面の一部で反応ガスの分解、反応効率が異なるため、所望の膜厚や組成を得られずに素子製造歩留まりが低下していた。
【０００３】
一方で成長基板の反りの問題は、特にＩＩＩ族窒化物半導体、ＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）の成長基板を製造においては以下のような原因から避けられないのが現状である。第１に、半導体膜の熱膨張係数はＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ層の組成により異なり、それらが複数積層される。各層における最適な結晶成長温度も異なるのでそれぞれの最適温度で結晶成長が行われる。複数の組成の異なるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ層が約４００〜１２００℃の範囲で変化する間、各層の熱膨張率の違いにより成長基板（ウエハともいう）に反りが生じる。特にＩＩＩ族窒化物半導体は、安価でエピタキシャル成長が可能なサファイヤやＳｉＣを材料とした成長基板が多く用いられる（へテロ基板、異種基板）。これらは積層させるＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ層とは熱膨張率がさらに異なるため、結晶成長中のウエハの反りが発生しやすい（各層の熱膨張係数の違い）。第２に、エピタキシャル膜は各層が原子レべルで結合しているため、格子定数が異なると、内部応力が発生する。そのため、一定の温度下でもウエハは反る。格子定数は前記の異種基板とＡｌｘＩｎｙＧａｚＮ層との間でも異なり、また、各層の組成でも異なる（各層の格子定数の違い）。第３に、成長基板はサセプタからの熱を効率よく受けることや特定の層の結晶成長中にウエハが平坦になるようにする目的で裏面（設置面）を一定の粗さに調整することがある。一方、成長基板の表面（半導体膜が積層される成長面）では、エピタキシャル成長に必要な粗さ、すなわち前記裏面の粗さよりも滑らかなものが要求される。この粗さ（設置面と成長面の表面積）の違いにより成長基板単体でも温度の変化により反りが発生する（成長基板の表裏の面処理の違い）。
【０００４】
以上のように、ウエハの反りの大きさは、選択する成長基板、半導体膜の層構成（積層数、各層の厚さ、組成）などの様々な要因で変化するので、高い素子製造歩留まりを得るためには、結晶成長中にウエハが反っても全体に亘って均一に加熱し、反応ガスの分解、反応の効率を一定とする必要がある。
【０００５】
これらの問題を鑑みて、従来技術では、図１（ａ）に示すように、ウエハと基板ホルダ（またはサセプタ）との間に予め凹部を設けることで上述のウエハの反りによる温度分布の発生を抑えることが提案されている（特許文献２、参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２６２８４０４公報
【特許文献２】特開２０１０−０８０６１４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術においては、結晶成長中、例えば図１（ｂ）に示すように、ウエハが反って中央部が沈むと基板ホルダ（またはサセプタ）との間隔がウエハの中央と周縁で異なり、図２に示すようなウエハの温度分布が発生する。このように従来技術によっても素子製造歩留まりの向上が不十分な場合があった。
【０００８】
さらに、従来技術においては、図１（ｃ）に示すように、結晶成長中にウエハが反って変形したときにウエハと基板ホルダとの間隔がほぼ全表面で一定とするため結晶成長中のウエハの反り形状と同形状の湾曲凹部を有する基板ホルダを提案している（特許文献２、参照）。これにより、上記の温度分布が改善されるが、前述のようにウエハの反りの大きさは成長基板とその上に積層する半導体膜の種類だけではなく、半導体膜の層構成すなわち積層数、積層順序、各層の組成、各層の厚さなどにも依存するので、上記の温度分布均一化のためには、少なくとも製造するウエハの種類や、半導体膜の積層数、積層順序、各層の組成、もしくは各層の厚さに応じて凹部形状の異なる複数のサセプタまたは基板ホルダを準備する必要がある。従って、従来技術においては、部品コストがかかっていた。また、前述のように温度によってもウエハの反りの大きさが変化するため、１つのウエハのための基板ホルダでも全半導体層の結晶成長中に対して温度分布を最適化することは難しかった。
【０００９】
そこで、上記問題を鑑みて、本発明は、多品種の成長基板上の成膜における反り量に対応可能なサセプタ装置およびこれを用いた気相成長装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による成長基板が載置される搭載領域を有するサセプタ装置は、搭載領域を分割して得られた区分領域の各々に配されかつ各々が成長基板に対向する熱輻射面を有し、成長基板の厚さ方向に可動である複数の熱輻射部からなる搭載部を有することを特徴とする。
【００１１】
かかるサセプタ装置においては、熱輻射部は成長基板から離れる方向すなわち成長基板の厚さ方向に伸長する脚部を有し、脚部を離間して取り囲む熱拡散部と、を備えることができる。
【００１２】
かかるサセプタ装置においては、熱拡散部は脚部よりも高い熱伝導率を有する材料で形成されることができる。熱輻射部の脚部および該脚部を取り囲むように熱伝導率の高い材料からなる熱拡散部を設けているので、サセプタ中央にある脚部および搭載部にも素早く熱を伝達可能としている。これにより搭載部を複数の熱輻射部に分けてもサセプタの外側（熱拡散部を取り囲む加熱部に近い側）と中央で温度差が生じない。
【００１３】
かかるサセプタ装置においては、複数の熱輻射部において成長基板に接する少なくとも３つの突起が設けることができる。
【００１４】
かかるサセプタ装置においては、搭載領域は同心円状またはセクタ状または格子状に分割されるようにすることができる。
【００１５】
本発明による気相成長装置においては、反応炉内において成長基板が載置される上記のサセプタ装置と、成長基板上に原料ガスを供給するガス噴射管と、成長基板の表面の反り量分布を検知する基板反り量測定装置と、基板反り量測定装置からの成長基板の表面の反り量分布の信号に応じて、熱輻射部を成長基板の厚さ方向に駆動する駆動機構を有することを特徴とする。結晶成長中にサセプタ凹部（すなわち熱輻射面）の形状を変形可能としたことで、半導体膜を構成する全ての層に対してウエハ面内の温度分布が均一となるような結晶成長を行える。これによりウエハ面内での膜厚や組成のバラツキが減り素子製造歩留まりが向上する。
【００１６】
かかる気相成長装置においては、駆動機構は、脚部下方の全てまたは複数に接続されたサセプタ保持薄板部と、該サセプタ保持薄板部下方に接続され成長基板の厚さ方向に伸縮可能な変形機構と、で構成することができる。かかる気相成長装置においては、駆動機構は、脚部それぞれの下方に接続され成長基板の厚さ方向に伸縮可能な変形機構で構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による気相成長装置においては、結晶成長中にウエハとサセプタとの間隔が常にほぼ全面積で一定となるようにサセプタの凹部の形状を変形させることでウエハ面内での温度分布をより均一化し、素子製造歩留まりを向上できる。本発明によれば、異種基板を用いて結晶成長を行うＩＩＩ族窒化物成長基板製造用などのＭＯＣＶＤ装置を構成可能となる。
【００１８】
結晶成長中にサセプタ凹部の形状を変形可能としたことで、半導体膜を構成する全ての層に対してウエハ面内の温度分布が均一となるような結晶成長を行える。これによりウエハ面内での膜厚や組成のバラツキが減り素子製造歩留まりが向上する。
【００１９】
既知の測定方法にて結晶成長中のウエハの反り量を測定し、その値をサセプタの駆動機構にフィードバックすることで各層に最適なサセプタの凹部形状に変形させることが可能になる。従来のように製品毎に凹部形状の異なる基板ホルダなどを準備する必要もないため装置のコストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ウエハと基板ホルダを模式的に示す概略断面図である。
【図２】ウエハ中心からの距離に対するウエハの温度分布を模式的に示すグラフである。
【図３】本発明による実施形態のサセプタ装置が設けられた反応炉を有するＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す概略断面図である。
【図４】同実施形態のサセプタ装置の搭載部の概略断面図である。
【図５】同実施形態のサセプタ装置の熱輻射面側から見た搭載部の概略平面図である。
【図６】同実施形態のサセプタ装置の搭載部の概略斜視図である。
【図７】本発明による他の実施形態のサセプタ装置の搭載部の概略平面図である。
【図８】本発明による実施形態のサセプタ装置の搭載部と脚部の組立体の概略斜視図である。
【図９】同実施形態の脚部側から見た図８の線ＡＡに沿った概略断面図である。
【図１０】同実施形態のサセプタ装置の熱拡散部の概略斜視図である。
【図１１】本発明による実施形態のサセプタ装置の搭載部と脚部と熱拡散部の組立体の概略斜視図である。
【図１２】同実施形態の脚部側から見た図１１の線ＢＢに沿った概略断面図である。
【図１３】本発明による他の実施形態のサセプタ装置のサセプタ保持薄板部の概略平面図である。
【図１４】本発明による他の実施形態のサセプタ装置の要部の概略構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明による実施形態のサセプタ装置を用いた気相成長装置、すなわちＭＯＣＶＤ装置と、これを用いた結晶成長法について、図面を用いて説明する。
【００２２】
図３は、実施形態のサセプタ装置の一例が内部に設けられた反応炉を有するＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す。図３中、１がサセプタ装置を、２が反応炉を、３がフローチャネルを、５がウエハを、６が測定ユニットを、示す。
【００２３】
反応炉２内のフローチャネル３は、サセプタ装置１の搭載部上に載置された成長基板（ウエハ）５を露出させるための開口部を有し、原料ガスをウエハ５上に導く。フローチャネル３は、石英ガラス、ＳｉＣなどから構成されている。なお、測定ユニット６によりレーザ光を用いてウエハ５表面を観測するため、フローチャネル３のウエハ５上部および反応炉２上部の窓部Ｗは透光性材料で形成されている。また、フローチャネル３は、ガス噴射管Ｇｉｎとガス排気管Ｇｏｕｔを有しており、ガス噴射管とガス排気管の間の窓部Ｗの下に開口部が形成されている。この開口部を介してサセプタ装置１の搭載部１０上にウエハ５は載置され、ガス噴射管Ｇｉｎから供給され原料ガスおよびキャリアガスに晒されるように保持される。この例では、結晶成長中は成長基板３の側方のガス噴射管Ｇｉｎから原料ガスおよびキャリアガスが供給され、結晶成長が行われるが、これに限定されず、装置構成によっては上方から原料ガスおよびキャリアガスが供給されてもよい。
【００２４】
測定ユニット６はウエハ５の上方の反応炉２の外に取り付けられている。測定ユニット６は、レーザ光源６１および検知部６２を含み、レーザ光を窓部Ｗを介してウエハ５の表面に照射し、同じく反応炉上部の窓Ｗから反射光を検知部６２で検出し、反射光の拡散からウエハ５の表面の反り量を測定する。測定ユニット６は例えば、ＬａｙＴｅｃ社のＥｐｉＣｕｒｖｅＴＴ（登録商標）などの基板反り量測定装置を利用することで反りを測定し、そのデータを抽出する。測定ユニット６は制御部Ｃｏｎｔに接続され、反り量のデータを制御部Ｃｏｎｔに送る。
【００２５】
サセプタ装置１は、ウエハ５を保持する可動サセプタである搭載部１０（後述する分割された複数の熱輻射部）と、搭載部に接続された複数の脚部２０と、脚部を介して搭載部１０を動かす駆動機構Ｄｒとを含む。
【００２６】
サセプタ装置１は、さらに、脚部２０を離間して加熱する熱拡散部３０と、を含む。熱拡散部３０の周囲に離間してこれを囲んで加熱する加熱部Ｈが設けられている。
【００２７】
サセプタ装置１の脚部２０の下方に取り付けられた駆動機構Ｄｒは脚部２０それぞれを上下に動かす機構であり、サセプタ保持薄板部４０とピエゾアクチュエータ４１とを含む。サセプタ保持薄板部４０は例えば数ｍｍの厚さを有する円形の金属板などを用いる。サセプタ保持薄板部４０の形状は脚部２０を保持可能かつピエゾアクチュエータ４１により変形可能であれば単純な板状でも構わない。
【００２８】
サセプタ保持薄板部４０および熱拡散部３０はカップ形状の支持部４２に周縁部に設けられた段差によりそれぞれ所定の位置に保持される。支持部４２の底にピエゾアクチュエータ４１が搭載される。ピエゾアクチュエータ４１は制御部Ｃｏｎｔに接続され制御部Ｃｏｎｔからの信号により駆動される。
【００２９】
複数の熱輻射部それぞれは脚部２０を介してサセプタ保持薄板部４０に接続される。サセプタ保持薄板部４０の中心部がピエゾアクチュエータ４１の駆動部に接続される。サセプタ保持薄板部４０の外周部が支点として設置される。サセプタ保持薄板部４０はピエゾアクチュエータ４１の伸縮に応じてたわみ、脚部２０を介して接続されている搭載部１０の熱輻射面形状をウエハ５の反りに合せて変形させる。
【００３０】
制御部Ｃｏｎｔは、測定ユニット６からの上記反りの大きさのデータに基づきサセプタ装置１の脚部２０の下方に取り付けられた駆動機構Ｄｒをフィードバック制御し、熱輻射部の各々の高さを制御することでウエハ５の形状に合せて搭載部１０を変形させる。駆動機構Ｄｒは測定ユニット６により検知した反り量に応じてピエゾアクチュエータ４１の伸縮変形させて、上記搭載部の熱輻射部の各々の高さを上下動可能にしている。
【００３１】
サセプタ装置１、加熱部Ｈおよび支持部４２は断熱材ＩＭで離間して囲まれることが好ましい。支持部４２も断熱材で形成され加熱部Ｈからの熱を極力受けないようにすることが好ましい。
【００３２】
支持部４２を含みサセプタ装置１は、外部に設けたサセプタ回転機構部（図示せず）によって任意の回転数で回転させることができる。ウィルソンシール、Ｏリングシール、ベローズシール、磁気カップリングシール、磁気流体シールなどを用いた気密シール機構４３を介して、支持部４２を含みサセプタ装置１は、反応炉２外のサセプタ回転機構部に接続されている。サセプタ装置１は、原料ガスの供給量分布（ガス流の分布）の影響を低減するため結晶成長中回転されてもよい。
【００３３】
以下に、上記のサセプタ装置１の構成要素を詳細に説明する。
【００３４】
−−搭載部−−
図４は、本発明が適用された実施形態のサセプタ装置１の搭載部１０の断面図を示す。搭載部１０は、ウエハ５に対向する円形の搭載領域Ｐを中央から同心円状に分割して得られた区分領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のそれぞれに配された複数の熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからなる。すべての熱輻射部がウエハ５に対向する熱輻射面ＲＡを有する。よって、図５の平面図に示すように、搭載部１０は、中央の円柱形状の熱輻射部１０ａに対して、円管形状の間隙を空け入れ子構造のように順に遊嵌する円管形状の熱輻射部１０ｂ、熱輻射部１０ｃ、熱輻射部１０ｄからなる。搭載部１０の熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ各々は、ウエハ５に対向してウエハの厚さ方向ＴＫに可動であり、図６（ａ）の斜視図に示すように、中央の熱輻射部１０ａから外側の円管形状の熱輻射部１０ｄすべて同一高さのサセプタ面を形成することができ、図６（ｂ）の斜視図に示すように、中央の熱輻射部１０ａを最も下に動かし内側から外側への順に管状熱輻射部１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの熱輻射面の深さを階段状になすことができる。具体的には、図６（ｂ）に示すようにサセプタ装置１の結晶成長中にウエハ５を載置する搭載部１０を複数の熱輻射部に区分けし、各熱輻射部を独立して上下可動としてあるので、結晶成長中のウエハ５に合せていわゆるサセプタ凹部の形状を変化させることができる。これによりウエハのほぼ全面で搭載部１０とウエハ５の間隔が一定となり、温度分布が均一となりやすい。
【００３５】
好ましくは、搭載部１０の少なくとも一部の熱輻射部に円錐、多角錘または半球状の突起Ｐｔを設けることができる。これによりウエハ５を点で支持できるので、搭載部１０からの熱伝導による加熱の影響を低減でき、更に温度分布が均一となる。突起Ｐｔは搭載部１０と一体に形成してもよいが、搭載部１０よりも熱伝導率の低い別の材料により構成するのが上記熱伝導の影響を低減でき、さらに好ましい。複数の熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにおいてウエハ５に接する少なくとも３つの突起Ｐｔが設けられていればよい。これは、少なくとも３つの突起Ｐｔがあれば、それらの接触点にて確定される１つの平面にてウエハ５を支持できるからである。ウエハ５と熱輻射部との間を非接触とすることで接触による熱伝導の有無による反りの影響を受け難くなり、ウエハ５を全体に亘って均一な温度とすることが可能になる。
【００３６】
一般的な成長基板、例えばＣ面サファイヤ基板を用いる場合は、結晶成長中お椀状に変形するため、上記例では搭載部１０を同心円状に区分けしたが、搭載部１０の各熱輻射部の形状は同心円状に限らず、例えば、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の平面図に示すように、それぞれ矩形熱輻射面を含む熱輻射部Ｒｅｃとなるような格子状（図７（ａ）（ｂ））や、それぞれ扇形熱輻射面を有する熱輻射部Ｓｅｃとなるようなセクタ状（図７（ｃ））や、それぞれ正六角形熱輻射面を有する熱輻射部Ｈｅｘとなるようなハニカム状（図７（ｄ））などに区分けして、より複雑なウエハ５の変形に対応可能なように構成しても良い。
【００３７】
搭載部１０の材料は通常のＭＯＣＶＤ装置用のサセプタに使用されるもので良い。例えば、ＩＩＩ族窒化物成長基板の製造では、カーボン、石英（シリカ）、アルミナ、Ｓｉ、ＳｉＣ、窒化ホウ素などが一般的に用いられる。搭載部１０は表面を白色塗装、白色の窒化ホウ素で形成、周囲に断熱材を設置するなどして加熱部Ｈからの熱を極力受けないようにするのが好ましい。
【００３８】
−−脚部−−
図８に示すように、搭載部１０の熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの各々はウエハ５から離れるウエハ５の厚さ方向ＴＫに平行に伸長する脚部２０が設けられている。図９に示すように、脚部２０は、搭載部１０の区分けされた熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ毎に少なくとも１つ接続されている。例えば、中央の熱輻射部１０ａには１本の円形断面の脚部２０が、その周りの熱輻射部１０ｂには４本、１０ｃには８本、１０ｄには８本のセクタ形状断面の脚部２０がそれぞれ接続されている。脚部２０は搭載部１０を上下させる駆動の役割と、熱拡散部３０からの熱を搭載部１０へと伝達する役割を有する。脚部２０はそれぞれ熱輻射部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ同士の間隙よりも広い間隔を空け、それぞれの脚部２０が熱拡散部３０で囲まれ得るように形成されている。これにより脚部の表面積が大きくなり、時間当たりに熱拡散部３０から受け取れる熱量が多くなる。脚部２０に用いられる材料は、上記通常のＭＯＣＶＤ装置用のサセプタに使用されるものであればいずれも使用できるが、熱拡散部３０からの熱を効率よく吸収するために特にカーボン、ＳｉＣなどの黒色の材料が好ましい。脚部２０は、熱拡散部３０と一体としても別体としても形成できる。
【００３９】
−−熱拡散部−−
熱拡散部３０は加熱部Ｈからの熱を一旦受け、全体に熱を均一に拡散させてから各脚部２０に熱を伝える役割を有する。図１０に示すように、円柱形の熱拡散部３０の本体には脚部２０に平行な貫通孔３１が設けられ、図１1に示すように、貫通孔３１は全ての脚部２０が遊嵌して通過できるような断面形状で穿孔されており、この貫通孔３１の側面から上記の各脚部２０へと熱が伝えられる。
【００４０】
図１２は熱拡散部３０の断面を示し、加熱部Ｈから遠い熱拡散部３０の中心部まで熱を素早く伝えるため、示すように、熱拡散部３０は中心から外側に向かって放射状に広がる肉厚の厚い熱伝達部ＨＴを形成することが好ましい。
【００４１】
熱拡散部３０は例えば脚部２０よりも熱伝導率の高い材料で構成されていることが好ましい。熱拡散部３０には例えばタングステンなどの耐熱性金属、カーボン、カーボンに人工ダイヤモンドなどの高熱伝導材料を混合した混合物などを利用できる。
【００４２】
これらにより、サセプタ中央にある脚部および搭載部にも素早く熱を伝達可能としている。従って、搭載部を複数の熱輻射部に分けてもサセプタの外側（加熱部Ｈに近い側）と中央で温度差が生じることがない。
【００４３】
図１２に示すように、サセプタ装置１（搭載部１０）を温めるための加熱部Ｈは熱拡散部３０の側方を囲むように形成され、熱拡散部３０内で十分に熱が拡散されてから貫通孔３１を介して各熱輻射部に接続された脚部２０へと熱が移る。これにより、搭載部１０を複数に区分けしても内側と外側にある熱輻射部をほぼ同時に加熱することが可能となり、温度分布が更に均一となる。熱輻射部がなくて搭載部１０の側方を加熱部Ｈが囲むように形成すると内側にある熱輻射部まで熱が伝導され難く温度分布が不均一となりやすいが、上記構成ではかかる問題は生じない。
【００４４】
−−駆動機構−−
駆動機構Ｄｒは脚部２０それぞれを上下に動かす伸縮可能な変形機構である。図３に示す例ではピエゾアクチュエータ４１がサセプタ保持薄板部４０を変形させて、変形したサセプタ保持薄板部４０が脚部２０それぞれを上下に動かす。
【００４５】
サセプタ保持薄板部４０は図３に示す円形金属板他、図１３に示すように脚部２０の配列とウエハの変形を考慮して円形金属板の外周から熱伝達部ＨＴに沿って中心に向う切り込みNotchを入れると、よりウエハの形状に合せた変形が可能になり好ましい。
【００４６】
図３に示すピエゾアクチュエータ４１は、ウエハ上部に取り付けた測定ユニット６からのウエハの「反り」の情報に基づき制御部Ｃｏｎｔによりフィードバック制御される。
【００４７】
ピエノアクチュエータは一例であって限定されることはないが、その他の電磁気アクチュエータなどの電気的駆動システムを用いてもよい。
【００４８】
さらに、ピエゾアクチュエータ４１をサセプタ保持薄板部４０の中心に１つ配置する形態に限らず、搭載部１０毎または脚部２０毎に１つ準備するなど、複数用いてもよい。複数のピエゾアクチュエータ４１を個々またはグループ毎に高さを調整することでより複雑なウエハの変形に対応可能となる。この場合、サセプタ保持薄板部４０は省略することもできる。例えば、図１４に示すように、搭載部１０の熱輻射部毎に１本の脚部２０を設けそれぞれに１つのピエゾアクチュエータ４１を接続させて、ピエゾアクチュエータ４１をそれぞれ独立に制御部Ｃｏｎｔによりフィードバック制御される以外、上記実施形態構成と同様に構成できる。
【符号の説明】
【００４９】
サセプタ装置１
２ 反応炉
３ フローチャネル
５ ウエハ
６ 測定ユニット
１０ 搭載部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 熱輻射部
２０ 脚部
３０ 熱拡散部
３１ 貫通孔
４１ ピエゾアクチュエータ
４０ サセプタ保持薄板部
４２ 支持部
４３ サセプタ回転機構部
６１ レーザ光源
６２ 検知部
Ｃｏｎｔ 制御部
Ｈ 加熱部
Ｄｒ 駆動機構
Ｐｔ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長基板が載置される搭載領域を有するサセプタ装置であって、
前記搭載領域を分割して得られた区分領域の各々に配されかつ各々が前記成長基板に対向する熱輻射面を有し、前記成長基板の厚さ方向に可動である複数の熱輻射部からなる搭載部を有することを特徴とするサセプタ装置。
【請求項２】
前記熱輻射部は前記成長基板から離れる前記成長基板の厚さ方向に伸長する脚部を有し、前記脚部を離間して取り囲む熱拡散部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項３】
前記熱拡散部は前記脚部よりも高い熱伝導率を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のサセプタ装置。
【請求項４】
前記複数の熱輻射部において前記成長基板に接する少なくとも３つの突起が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１に記載のサセプタ装置。
【請求項５】
前記搭載領域は同心円状またはセクタ状または格子状に分割されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１に記載のサセプタ装置。
【請求項６】
反応炉内において成長基板が載置される請求項２乃至５の何れか１に記載のサセプタ装置と、
前記成長基板上に原料ガスを供給するガス噴射管と、
前記成長基板の表面の反り量分布を検知する基板反り量測定装置と、
前記基板反り量測定装置からの前記成長基板の表面の反り量分布の信号に応じて、前記熱輻射部を前記成長基板の厚さ方向に駆動する駆動機構を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項７】
前記駆動機構は、前記脚部下方の全てまたは複数に接続されたサセプタ保持薄板部と、該サセプタ保持薄板部下方に接続された前記成長基板の厚さ方向に伸縮可能な変形機構と、で構成されたことを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。
【請求項８】
前記駆動機構は、前記脚部それぞれの下方に接続された前記成長基板の厚さ方向に伸縮可能な変形機構で構成されたことを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。
【請求項１】
成長基板が載置される搭載領域を有するサセプタ装置であって、
前記搭載領域を分割して得られた区分領域の各々に配されかつ各々が前記成長基板に対向する熱輻射面を有し、前記成長基板の厚さ方向に可動である複数の熱輻射部からなる搭載部を有することを特徴とするサセプタ装置。
【請求項２】
前記熱輻射部は前記成長基板から離れる前記成長基板の厚さ方向に伸長する脚部を有し、前記脚部を離間して取り囲む熱拡散部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ装置。
【請求項３】
前記熱拡散部は前記脚部よりも高い熱伝導率を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のサセプタ装置。
【請求項４】
前記複数の熱輻射部において前記成長基板に接する少なくとも３つの突起が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１に記載のサセプタ装置。
【請求項５】
前記搭載領域は同心円状またはセクタ状または格子状に分割されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１に記載のサセプタ装置。
【請求項６】
反応炉内において成長基板が載置される請求項２乃至５の何れか１に記載のサセプタ装置と、
前記成長基板上に原料ガスを供給するガス噴射管と、
前記成長基板の表面の反り量分布を検知する基板反り量測定装置と、
前記基板反り量測定装置からの前記成長基板の表面の反り量分布の信号に応じて、前記熱輻射部を前記成長基板の厚さ方向に駆動する駆動機構を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項７】
前記駆動機構は、前記脚部下方の全てまたは複数に接続されたサセプタ保持薄板部と、該サセプタ保持薄板部下方に接続された前記成長基板の厚さ方向に伸縮可能な変形機構と、で構成されたことを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。
【請求項８】
前記駆動機構は、前記脚部それぞれの下方に接続された前記成長基板の厚さ方向に伸縮可能な変形機構で構成されたことを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１５６１９６（Ｐ２０１２−１５６１９６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２０６２（Ｐ２０１１−１２０６２）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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